石油钻机绞车档位的优化配置

钻井绞车齿式挂合机构“挂挡难”的原因分析及对策蒋合艳^2，黄治湖4李洪波'吴卫周\王娜3(1.宝鸡石油机械有限责任公司，陕西宝鸡721002;2.国家油气钻井装备工程研究中心，陕西宝鸡721002;3.中国石油塔里木油田公司勘探开发研究院，新疆库尔勒841000)摘要：文中分析了某直流电驱动一体绞车齿式挂合机构挂挡困难的原因。

通过在绞车输入轴惯刹离合器上增加辅助挂挡 的微摆机构，可实现成功挂挡。

关键字:直流电驱动绞车;挂挡机构;微摆机构中图分类号:T E924 文献标志码：B文章编号：1〇〇2-2333( 2〇17 )〇4-〇〇73-〇4 Solution a n d C a u s e Analysis o n the difficulty ofPutting into G e a r for Tooth Shift Engaging M e c h a n i s m o f D r a w w o r k sJ I A N G H e y a n'H U A N G Z h i h u12，L I H o n g b o1，2，W U W e i z h o u1，2，W A N G N a3(l.Baoji Oilfeild Machinery Co.,Ltd.,Baoji721002, China;2. NationalEngineering Research Centre for Oil & Gas Drilling Equipment,Baoji721002, China;3.Exploration and Development Research Institute of PetroChinaTarim Oilfield Company,Korla841000, China)Abstract：The tooth shift engaging mechanismin D C drawworks i s difficult to change gears,this paper analyzes i t sreason. By increasing amicro-pendulum deviceonthe inertia brake clutch of the input shaft,successful shift i s realized.K e y words:D C draw works;tooth shift engaging mechanism;micro pendulumfacility〇引言目前直流电驱动一体绞车采用内变速链传动方式，通常设四个机械挡位，其传动原理如图1所示，绞车通常 由两台电动机经输人轴并车后，通过两挂链条输出到传 动轴形成两个挡位，传动轴与滚筒轴之间的两挂链条又 形成两个挡位，共四个挡位。

JC-70D绞车传动 使用维护手册 BA702302-00SM2007年11月前 言本说明书对JC70D绞车传动的使用、安装、维护和保养等方面作了详尽的介绍，供石油钻井作业人员参考。

因液压盘刹装置、绞车主电机和伊顿刹车等部件已有详细的使用说明书，关于使用、安装、维护和保养等方面内容请参阅各部件的使用说明书，本说明书仅作概括的介绍。

本说明书后附有《推荐两年备件清单》供用户订购备件时参考。

如用户所需备件超出清单范围，请按本说明书后附的《图册及零件目录》订购。

订货时请注明零件的订货号和名称等信息。

每台绞车上均有出厂编号，用户在订购备件或查询有关事项时，请注明绞车的出厂编号。

在使用本绞车传动以前，参与此项工作的管理人员、技术人员和操作者必须仔细阅读本说明书及与绞车传动有关的说明书和相关资料，了解并熟悉所有的细节，此外还应具备相应的安全操作知识和技能。

全部的管理工作和具体操作应按照本系统、本单位相关的规章制度要求执行。

本说明书是提供给用户的一套完整资料。

编写这些资料的目的是为了给操作人员、维修人员在维护保养设备时有章可循。

对设备的良好维护保养可使设备在运转中长期处于完好的工作状态，不仅提高生产效率，减少停机损失，而且能大大地延长设备的寿命。

所有规范和数据都是根据工程设计编制的，并在长期的使用过程中经过验证的，因此，用户在维护保养及各种级别的修理作业时要严格遵守。

本公司可根据服务人员的反馈信息、技术改进的需要，对产品的型式、参数、结构等作设计改进，由此引起的变动事先或事后并不通知，也不为此承担任何责任和义务。

本说明书是提供给设备购买者及使用者作为管理、安装、使用、维护等方面的指导资料。

任何人不得以任何方式进行复制，也不得提供给第三方，否则对所产生的后果应负法律责任。

本说明书虽经详细的审校，但仍可能有不妥之处，敬请指正。

目 录一、总体描述 (1)1 概述 (1)2 主要技术参数 (2)3 传动原理 (3)4 绞车传动结构描述 (4)4.1动力机组结构 (4)4.2绞车主体结构 (5)5 绞车传动的润滑 (16)5.1 润滑油润滑 (17)5.2 润滑脂润滑 (17)二、安装、调试与使用 (19)1 运输与保管 (19)1.1运输 (19)1.2保管 (21)2 安装 (22)2.1绞车及转盘传动装置的连接尺寸 (22)2.2安装前的准备工作 (24)2.3安装 (25)3绞车的控制 (27)3.1 盘刹操作台 (27)3.2气控操作台 (28)3.3 电控操作台 (30)3.4 仪表显示 (30)4试运转调试 (30)4.1试车前的检查 (30)4.2 试车前的准备 (31)4.3 调试 (32)5操作 (34)5.1 操作注意事项 (34)5.2 绞车操作数据表 (35)5.3 绞车常用操作 (37)6拆卸 (39)三、维护与保养 (41)1 周期性维护 (41)2 检修 (46)3 调整 (51)4 常见故障及排除 (61)四、推荐两年备件清单 (64)五、图册及零件目录 (70)一、总体描述1 概述图1-1 JC70D绞车传动1-绞车主体；2- 动力机组JC70D绞车传动见图1-1，主要由绞车主体、动力机组两部分组成，绞车主体与动力机组之间采用法兰对接。

《石油钻机型式与基本参数》修订标准技术分析1标准制修订回顾70年代我国石油工业蓬勃发展，但装备落后。

在这种形势下，1975年原石油工业部与机械工业部联合组织成立了“钻机系列化及链条钻机调查小组”，1978年又成立了“三化小组”，在分析各国钻机标准及美国钻机和API规范的基础上，起草了我国《石油钻机型式与基本参数》标准。

1979报国家标准总局，经批准定为中华人民共和国国家标准，标准号为GB1806—79，于1981-01实施。

此标准在技术上的显著特点是，在最大钩载参数上突破了以往沿袭原苏联、罗马尼亚标准的作法，这两国标准基本上是根据综合井身结构下套管负荷需要来确定最大钩载；我国这次标准是在有关规范和设计准则要求下，最大限度地发挥钻机绞车本身能力可提供的负荷来确定最大钩载。

因此，该标准制订的这一参数比苏、罗标准均要大(见表1)，它较大地提高了钻机对地层和钻井工艺的适应能力。

表1GB1806—79与苏76*和罗75*标准的最大钩载对比注：*指1976年或1975年标准。

首次标准发布以来，至今已进行了2次修订，它们在规范和促进我国石油钻机发展上起到了重要作用。

前后标准对比见表2。

表2历次钻机标准主要参数对比2美国石油钻机技术基本作法美国在世界石油钻机技术和销售量上均属首位，与国际技术接轨实质上是与以美国为代表的技术作法及采用API规范接轨。

我国石油钻机标准采纳了这一趋向。

就普遍使用的机械驱动钻机而言，美国在60年代已达成熟阶段，从那时至70年代其石油机械制造业得到迅速发展。

钻机制造公司主要有8大家，统计1973年美国286个陆地和40个海洋钻井公司使用的1 891台钻机，这8家所占比例达90%，其中尤以National、Emsco、Ideco公司为甚，它们所占比例分别为，National30.8%，Emscoo 13.9%,Ideco10.7%，Oil Well8.25%，Mid-Continent8.25%，Wilson7.15%，Cardner-Denver5.15%，Brewster4.85%。

石油钻机绞车档位优化配置1. 引言石油钻机是钻井作业的重要设备之一，钻机绞车是钻机的关键部件之一。

绞车的档位配置对钻机的性能和效率有着重要影响。

本文将探讨石油钻机绞车档位的优化配置方法。

2. 绞车档位选择的重要性绞车档位的选择直接影响钻机的钻进速度和效率。

合理的绞车档位配置可以提高作业效率，减少能源消耗，并确保钻机作业的安全性。

3. 绞车档位优化配置原则在进行绞车档位配置时，应考虑以下原则：3.1 载荷和速度的平衡绞车的载荷和速度之间存在一定的平衡关系。

如果绞车档位过低，可能会导致绞车速度过慢，影响钻机的钻进效率；如果绞车档位过高，可能会导致绞车速度过快，对绞车和钻井设备造成过大的负载，增加故障风险。

3.2 适应不同作业条件钻机在不同的作业条件下，对绞车档位的要求也不同。

在岩层较硬的情况下，需要选择较高的绞车档位以提高钻进速度；而在岩层较软的情况下，可以选择较低的绞车档位以减少绞车和钻井设备的负载。

3.3 安全性考虑档位配置还应考虑到钻机作业的安全性。

选择过高的绞车档位可能会导致设备超载，增加故障和事故的风险。

因此，在进行档位配置时，要确保绞车档位不超过设备的额定负载，以确保钻机作业的安全。

4. 绞车档位优化配置方法在进行绞车档位优化配置时，可以采取以下方法：4.1 考虑钻井参数钻井参数包括钻头直径、钻杆长度、岩心类型等。

根据不同的钻井参数，选择合适的绞车档位。

一般来说，钻头直径较大、钻杆长度较长、岩心类型较硬的情况下，应选择较高的绞车档位；钻头直径较小、钻杆长度较短、岩心类型较软的情况下，可以选择较低的绞车档位。

4.2 考虑井深和作业条件井深和作业条件也是确定绞车档位的重要因素之一。

一般来说，井深较浅、作业条件较好的情况下，可以选择较低的绞车档位；井深较深、作业条件较差的情况下，应选择较高的绞车档位。

4.3 根据实际经验总结钻井作业是一个具有一定复杂性的过程，档位配置也需要根据实际经验进行总结。

ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｓ ｈ ｉ ｔ ｆ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｃ ｙ ｌ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ ｉ ｓ ｍａ ｉ ｎ ｌ ｙ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ．Ｆ ｉ ｎ ａ ｌ ｌ ｙ ，ｔ ｈ ｅ ａ ｔ ｔ ｅ ｎ ｉ ｔ ｏ ｎ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｉ ｓ ｓ ｔ ｒ ｕ ｖ ｔ ｔ ｔ ｒ ｅ ｉ ｎ ｄ ｅ —
０ 引 言
随着技 术 的革 新 、 工 艺 的发 展 ， 新 类 型 石 油钻 机
将 连 杆 的运动 通过 支撑 装 置变换 为拨 叉 的运 动 ， 由拨
不断涌现， 绞车作为钻机心脏 ， 也是 随着 钻机不断 的 变化和改进中。绞车作 为钻机的传动系统之一 ， 它不
但 担负 着 为钻机 起 下 钻具 、 下套 管及 上 卸 扣 ， 钻 头 钻 进 过程 中控 制钻 压 、 处 理 事故 ， 及提 取岩 芯筒 ， 试 油等
１ 绞车换挡机构简介
钻机 工 作 时 ， 需要 绞 车 在 钻 进 、 提 升 中提 供 不 同 的速 度 以获得 更好 的工 作效 率 ， 现代 绞车 常用 的换 挡
图 １ 换挡 机构 示意图
方式基本 以气缸换 挡结合气胎离合 器换挡为 主 １ ｊ 。
一
２ 换挡机构设计及计算
２ ． １ 设 计
ｓ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｒ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ：ｄ ｒ ａ ｗ ｗｏ ｒ ｋ ；ｓ ｈ ｉ ｔ ｆ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ；ｓ ｈ ｉ ｔ ｆ ｉ ｎ ｇ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ

石油钻机绞车的控制策略石油钻机绞车的控制策略【摘要】本文在研究绞车驱动电机的特性要求的基础上，分别对绞车的驱动控制策略进行了深入的研究，并采用一种适用于绞车的控制策略—直接转矩控制策略。

【关键词】石油钻机绞车；驱动特性；控制策略绞车不仅是石油钻机的起升系统设备，而且也是整个钻机的核心部件，是钻机三大工作机组之一。

主要有以下功用：用以起下钻具、下套管；钻进过程中控制钻压，送进钻具；借助猫头上、卸钻具丝扣，起吊重物及进行其他辅助工作；充当转盘的变速机构或中间传动机构；整体起放井架。

最近几年发展的交流变频电动机驱动的绞车，电动机通过齿轮减速箱直接驱动滚筒轴，利用变频调速和再生发电制动技术，取消了机械换档和绞车的辅助刹车，使刹车的结构大大简化，并使其工作性能也得到了较大的提高。

1 驱动系统特性要求1.1 绞车负载特点及对驱动特性的要求图1为大钩提升载荷Qh与提升速度V的关系曲线。

若大钩提升速度能随载荷的变化而相应地改变，即沿图中曲线1工作，这是最理想的情况，功率利用最充分。

QhV=C是理想功率曲线。

绞车载荷是随起钻过程中立根的数目的逐一减少而呈阶梯状下降的。

若提升速度V也能随立根数的每一次减少而相应增加，即沿曲线2工作，则功率利用虽不是最理想的，也已很充分。

但在机械变速有限档情况下，这是不可能做到的。

曲线3是分级变速时的曲线，可见功率利用不充分，阴影三角面积是未被利用的功率。

图1 大钩提升载荷与速度按绞车工作特点，对动力机组的要求是：（1）能无级变速，以充分利用功率，速度调节范围R=■5～10。

（2）具有短期过载能力，以克服启动动载、振动冲击和轻度卡钻。

（3）绞车工作时起停交替，要求动力传动系统有良好的启动性能和灵敏度可靠的控制离合装置。

综上，绞车驱动需要的是具有恒功率调节、能无级变速并具有良好启动性能的柔性驱动[1]。

维普资讯
２０ 年 第 ３ ０７ ６卷 第 ５期 第 ５ １页
石 油 矿 场 机 械
０Ｉ Ｆ ＥＬＤ Ｅ Ｌ Ｉ ＱＵＩ Ｍ ＥＮＴ Ｐ
文 章 编 号 ：１ — ４ ２ ２ ０ ） ５ ０ ５ — ４ ０ １３ ８ （ ０ ７ ０ — ０ １０
钻 机 的动力 机转 速高 ， 执行 机构 转速低 ， 了使 为 执 行机 构有 合适 的转 速 ， 般 要 经 过 ３ 一 ～５级 减 速 。 绞 车和 转盘要 求调 速 范围 为 ５ Ｏ级 。为 充分 利用 ～１ 功 率 ， 般应设 ４ ６个 机 械挡＿ 。 一 － ２ ］ 图 ２为 理想 功率 曲线 。实 际上 绞车载 荷是 随起
ｔ ｙ．
Ｋ ｅ ｒ ：ｄｒ ｗｗ ｏｒ ；ａｕ ｏ ｇ ａ ｉ ｇ；ｓ ｎ ｅ ｃ ｉ ｏ ｐｕ ｅ ； ｈ ｏｋ ｌ ａ ｙ ｗｏ ｄｓ ａ ｋｓ ｔ— ｅ ｒｎ ｉ ｇｌ ｈ ｐ ｃ ｍ ｔｒ ｏ ｏ ｄ
绞车 起 升 系统 是石 油钻 机 的 三 大 工 作 机 组 之
一
，
在钻 井工作 中起 着 非 常 重要 的作 用 。石 油 钻 机
基 于 单 片 机 的石 油 钻 机 绞 车 自动 换 挡 系统
杨 慧 ， 明侠 齐
（ 国 石 油 大 学 （ 东 ）机 电工 程 学 院 ， 东 东 营 ２ ７ ６ ） 中 华 山 ５ ０ １
摘 要 ： 油 钻 机 的 绞 车 一 般 设 计 成 多个 挡 位 ， 去 一 直 采 用 手 动 机 械 式 换 挡 ， 作 效 率 低 。 提 出 了 石 过 工
度， 以满 足钻 井工艺 的要求 。
国产钻 机 绝 大多 数 为 机械 传 动 ， 升 系统 一 般 起
大 钩 的起升 速 度 乘 以大 钩 起 升 载 荷 Ｑ， 即为 大钩 的起升 功率 Ｐ， Ｐ＝常数 ， 即在 恒 功率 条 件 下升 高 和下 降 。大钩起 升速 度 与载荷 的关 系如 图 ２ 。

月东人工岛项目JC-50DB12绞车操作手册AF500313-00CZ2011年12月前言感谢您购买和使用宝鸡石油机械有限责任公司的产品。

本说明书对JC-50DB绞车的总体性能、主要参数、结构及使用等方面作了详尽的介绍，供石油钻井作业人员参考。

鉴于液压盘刹装置、电机和自动送钻装置、送钻离合器等部件已有各自的使用说明书，关于相应的参数、结构及使用等方面内容请参阅各部件的使用说明书，本说明书仅作简单的介绍，详细内容请参考各部件使用说明书。

绞车在投入使用以前，参与此项工作的安装、操作、维护保养和维修人员必须仔细阅读本说明书及与绞车有关的相关资料，了解并熟悉所有的细节，此外还应具备相应的安全操作知识和技能。

所有的管理工作和具体操作应按照本系统、本单位相关的规章制度要求执行。

本公司可根据服务人员的回馈信息、技术改进的需要，对产品的型式、参数、结构等作设计改进，由此引起的变动事先或事后并不通知，也不为此承担任何责任和义务。

本说明书是提供给设备购买者及使用者作为管理、安装、使用、维护等方面的指导用书。

任何人不得以任何方式进行复制，也不得提供给第三方，否则对所产生的后果应负法律责任。

本说明书虽经详细的审校，但仍可能有不妥之处，敬请指正。

安全准则本准则列出了以下与JC-50DB绞车密切相关的一般安全预防措施。

这些安全预防措施与一些特殊的操作过程毫不相关，并且在本操作手册以后的章节中不再出现。

在操作该设备的过程中，操作者必须掌握和运用这些推荐的预防措施。

具体的特殊的预防措施都包含在说明书的警示中。

1. 合格的人员只有被授权的合格人员才能操作该设备。

2. 防护设备操作人员都必须穿戴防护服、防护帽、防护鞋及其它的防护设备等。

在钻井作业中，如遇有毒有害气体逸出，操作人员在作业时还必须配戴防毒设备。

3. 安全习惯安装、操作、拆卸和维护该设备时，好的、全面的安全习惯必须随时遵守。

该设备的拥有者/操作者的职责就是建立好的安全习惯、人员的培训和安全习惯的强制遵守。

《装备维修技术》2020年第4期— 209 —石油钻井直流电动钻机绞车的故障和处理罗军（西部钻探吐哈钻井公司 新疆 鄯善 8382000）摘 要：随着油气能源开采力度加大，油气勘探开发向深海等难动用储量延伸，大功率直流电机具有调速性能优良的优点，被广泛应用于钻井平台拖动机械设备，电机调速系统是强弱电控制结合的系统，系统弱电部分检测工作转速，电机温度等信号，强电部分根据控制信号调节电机转速。

随着中国经济高速发展，我国已成为世界最大石油消费国。

我国海域油气资源丰富，需要加大海洋石油勘探开发力度。

随着石油钻探行业新工艺技术发展，电动钻机具有诸多优势得以广泛应用，电气传动系统是钻机核心控制部分，本文围绕西部钻探克拉玛依钻机公司某队采用直流调速器钻机电气传动系统研究，阐述故障处理工作，为相关工作开展提供借鉴。

关键词：石油钻井；直流电机；故障处理电机调速发展与电子技术发展相关，电机调速与电子技术相互促进，以弱电检测发出控制信息，现代电气控制技术是强弱电结合的技术。

石油钻井由多种机器设备组成的联合工作机组，主要功能是打通地下油气层井筒，整套钻机必须具备起升设备，旋转设备，传动系统等。

绞车是钻机工作机组之一，是钻井中的核心设备，用于起下钻具，钻井中控制专家等。

绞车是石油钻井等石油钻采机械核心部件，其可靠性直接影响系统安全性能。

随着油气能源开采力度加大，油气勘探向深地层等难动用储量延伸，致使钻机发展向大型化方向推进，引了发国内开发适合深井钻采设备热潮。

对直流电机绞车故障问题分析，对保证石油钻井电机正常工作，提高石油开采生产效率具有重要意义。

1 石油钻井直流电动钻机绞车结构简介石油钻机是由机电液气等设备组成的联合工作组，是油气田开发的专业设备，随着钻井作业要求发展不断进步。

石油钻机主体机械设备驱动形式包括液压驱动等，通过传动系统完成并车，换向等功能。

是由主体机械包括提升设备，旋转设备与循环设备。

电气控制系统完成对主体机械驱动钻机为电动钻机，随着科技的发展，大型钻机进入全面电气传动时代。

ｌ － ３ 缺 点
（ １ ） 这种 复合式 驱动钻 机 ． 绞车采用 低位安 装 ． 布置 在下底 座后 侧， 而 司钻控制 房 固定 在钻 台上 ． 钻 台整体 高度为 ９米 ． 绞车滚 筒高 低 速采用气 控 ， 由于控 制气路较 长（ ２ ０ ｍ左右 ） ． 当司钻操纵 绞车滚筒 高、 低速 离合器 的控制 手柄 时 ． 高低 速继气 器不能迅 速打 开或关 闭 ． 从 而导 致离 合器 的进 、 排 气严 重滞后 ． 使得 滚筒 离合 器 同摩擦 毂抱 合 和分离 时间延 长 ， 加剧 摩擦 片 、 摩擦 毂 的磨 损 ， 大 大缩 短其使 用寿 命。 （ ２ ） 由于现场 的气控元件 工作 的介质 为压缩空气 ． 受压缩 空气处 理装置 的限制 ， 压缩空气 中含有微量 的水 ． 在冬季施工 中容易结 冰 ． 造 成控制气路不畅 ， 甚至堵 塞气路 ． 存在不安 全隐患 （ ３ ） 受钻机结构 的影 响． 司钻 台安置在 高度为 ９米 的台面上 ． 不利 于对控制气路进行冬 防保温 本， 可最大限度地减少钻井事故的发生， 提高钻井生产率。●
（ １ ） 当滚筒 高 、 低速气 控阀打到低 速位置 时 ， 低速气控 阀打开 ， 控 制气 沿低速控制 管线至低 速继气器 ． 低 速继气 器打开 ． 主气经 低速继 气器 到低速离合器 ， 低速离合器迅速充气而抱合 ； 当滚 筒高 、 低速气控 阀打到空位时 ， 低速气控 阀关闭控制气 ． 低速继气 器因失去控 制气而 闭合 ， 主气被截止 ， 低速离合器经快速放气阀迅速放气而分离 （ ２ ） 当滚筒 高 、 低速气控 阀打到高 速位置时 ， 高速气控 阀打开 ． 控 制气 沿高速控制 管线至高 速继气器 ． 高速继气器 打开 ． 主气经 高速继 气器 到高速离合器 ， 高速离合器迅速充气而抱合 ； 当滚筒 高 、 低速气控 阀打到空位时 ． 高速气控 阀关闭控制气 ． 高速继气 器因失去控 制气而 闭合 ， 主气 被截止 ． 高速离合器经快速放气阀迅速放气而分离

专利名称：钻机绞车两档自动换档控制系统专利类型：实用新型专利
发明人：陈克利,赵军民,刘永国,周翼
申请号：CN201220631060.X
申请日：20121126
公开号：CN202897895U
公开日：
20130424
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种钻机绞车两档自动换档控制系统，解决了现有技术中绞车采用手动换档自动化低、存在安全隐患、影响钻机作业工作效率的问题。

该钻机绞车两档自动换档控制系统，包括绞车换档液压机构，其特征在于：还包括通过控制电缆与绞车换档液压机构连接的PLC控制系统，均与PLC控制系统连接的传感器和触摸控制屏，以及通过液压管线与绞车换档液压机构连接的绞车两档变速箱。

本实用新型不仅结构简单，而且价格低廉、实现方便。

因此，适合推广应用。

申请人：四川中曼电气工程技术有限公司
地址：610000 四川省成都市新都工业东区白云路39号
国籍：CN
代理机构：成都顶峰专利事务所(普通合伙)
代理人：成实
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石油钻机绞车齿轮的优化配置
通过对石油绞车的档位的优化配置的研究，建立了绞车档位及档
速的最优化模型，利用MATLAB语言的优化工具箱对绞车的档位配置进
行优化分析。

通过MATLAB语言的优化工具箱对实际约束条件下的最优
化模型进行求解；得到了各齿轮的最佳垂直根数和相应的提升速度。

在钻井过程中，钻杆的起升过程占据了大量的时间，而钻井绞车
承担着提升钻杆的任务，因此，合理布置卷扬机的起重装置，根据不
同档位的卷扬机，合理配置每个档位的起重腿数量，可以减少提升过
程的时间，提高提升效率。

现役钻机有很大一部分是旧式钻机，在档位优化配备、齿轮速度
的合理分配和每个齿轮承受的提升支腿数量存在一些不合理的地方，
会影响到钻井的工作效率。

因此，对档位合理分配进行理论研究对指
导实践工作有重要的意义。

齿轮的最优分配是非线性优化问题的解。

对这类非线性最优化问题常用的求解方法有：罚函数法、可行方
向法、逐步二次规划法（SQP法）和信赖域法。

本文采用逐步二次规划法优化齿轮的分配。

油井绞车齿轮优化配置的数学模型
本题所追求的目标，是在任意地区条件下绞车起升机动时间最短，即确定柴油机驱动绞车的最佳中间速度。

为了对该实际工程技术问题
内在关系的进行抽象表达，首先需要建立数学模型，选择目标函数，
列数所有的约束条件。

文件编号：TP-AR-L7919In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives.（示范文本）编订：_______________审核：_______________单位：_______________石油钻机绞车档位的优化配置(正式版)石油钻机绞车档位的优化配置(正式版)使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。

材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。

通过对石油绞车的档位的优化配置的研究，建立了绞车档位及档速的最优化模型，利用MATLAB语言的优化工具箱对绞车的档位配置进行优化分析。

通过MATLAB语言的优化工具箱对实际约束条件下的最优化模型进行求解；得出了不同档数绞车各档提升的最优化立根数以及各档位对应的提升速度。

在钻井过程中，钻杆的起升过程占据了大量的时间，而钻井绞车承担着提升钻杆的任务，因此，合理安排绞车提升档数并根据不同档数的绞车合理配置各档位的提升立根数，可以减少提升过程的时间，提高提升效率。

现役钻机有很大一部分是旧式钻机，在档位优化配备、档速合理分配以及各档位承担的起升立根数的分配上存在一些不合理的地方，会影响到钻井的工作效率。

因此，对档位合理分配进行理论研究对指导实践工作有重要的意义。

对档位进行优化配置问题也就是非线性最优化问题的求解。

对这类非线性最优化问题常用的求解方法有：罚函数法、可行方向法、逐步二次规划法（SQP法）和信赖域法。

器 外齿 无法 滑动 ， 换档 气缸 被 顶死 也 无法 运动 ， 出现 假换 档 现象 。
式离合 器来 实现 的 。绞 车 气控 换档 系统 是 由三位 四 通气开 关 、 换档气 缸 、 顶杆 阀及 换档 气压 表组 成 。换 档控制 时 ， 过三 位 四通气 开关 控制 执行 机构 （ 位 通 三 气缸 ） 实现对 绞车 高低 速档 位变 换 ， 三位气 缸 的 ３个 位置分 别代 表绞 车 的高 速 档位 、 档位 、 速 档位 。 空 低
ｌｍ ｓａ ｄ ｄ ｆ ｉｎ ｙ ｏ ｃ ｒ ｎ ｅ ｒｃ ａ ｇｎ ｆ ｈｆ ｍｅｈ ｎｓ ｗｉ ｅｅｉ ｎ ｔｄｂ ｓ ｆＰ Ｃ．Ｉ ｗｉ ｋ ｅ ｎ ｅｉ ｅ ｃ ｃｕ ｒ ｇ ｉ ｇ ａ ｈ ｎ ｉｇｏ ｉ ｃ ａ ｉｍ ｌ ｂ ｌ ｃ ｉ ｎ ｓ ｔ ｌ ｍｉａｅ ｙ ｕ ｅｏ Ｌ ｔ ｌ ｍａ ｅ ｌ
消除其在换档 变速 中 出现 的问题和不足 ， 可使换档操作过程 简便 直观 ， 高设备 的使 用效率和寿命 。 提
关 键 词 ：绞车； 离合 器， 改进 ；Ｌ ； 辑控 制 ； 动送钻装置 Ｐ Ｃ逻 自
中图 分类号 ： Ｅ ２．１ Ｔ ９２０
文献标 识码 ： Ｂ
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一、基本参数：1.电机参数：a)额定功率：200 kWb)额定电压：AC 660 Vc)额定电流：222.4 Ad)额定转速：740 rpm2.工艺参数：a)滚筒数量： 2 个b)最高速度： 3.87 m/sc)爬行速度：0.7 m/sd)应急最高速度： 1.5 m/se)应急爬行速度：0.7 m/sf)检修最高速度： 1 m/sg)检修爬行速度：0.3 m/sh)滚筒直径：Φ2 mi)减速比：1:20j)操作方式：手动，检修，应急。

二、变频调速装置设定的参数1. 可控整流侧参数设定a) F00 REFERENCES (参考源)↙F01 BUS LEVEL (直流母线电压参考源) ↙R01 V PRESET1 (直流母线电压预置值) 1080VDC b)G00 INPUT/OUTPUT (输入/输出) ↙G01 RUN COMMAND (运行命令) ↙G02 ENABLE (使能端有效)G04 RELAY1 (继电器1) ↙O01 RUN (运行)G05 RELAY2 (继电器2) ↙O01 RUN (运行)2. 逆变侧参数设定a)B00 MOTOR (电机) ↙B01 MOTOR VOLTS (电机额定电压) 725VB02 MOTOR AMPS (电机额定电流) 222.4AB03 MOTOR Hz (电机额定频率) 50HzB04 MOTOR RPM (电机额定转速) 740r/minb)C00 PERFORMANCE (电机工作特性设定) ↙C01 MIN Hz (最小频率) 0HzC02 MAX Hz (最大频率) 50HzC03 RAMP (升/降速设置) ↙C04 AECEL TIME (线性升速时间) 15SC05 DECEL TIME (线性降速时间) 9SC07 Flux Plus (磁通补偿) 150% C11 AUDIBLE FREQ (载波频率) 2KHz c)D00 PROTECTION (保护功能) ↙D01 CURRENT LIM (电流限制) 486D02 I²t (I²t保护) 280D05 REVERSE (反转) ↙H00 ENABLE (有效)d)E00 STOP/START (停止/起动)E01 STOPPING (停止) ↙E03 COAST (自由停车)e)F00 REFERENCES (速度基准) ↙F01 REMOTE (远距离控制) ↙R00 AN1 (模拟量输入1) ↙R01 REF AT 0% (零值) 0R02 REF AT 100% (最大值) 145 f)G00 INPUT/OUTPUT (数字量输入/输出) ↙G11 DIG IN1 (数字量1输入) ↙I07 RESET (复位)G12 DIG IN2 (数字量2输入) ↙I03 FWD (正转运行)G13 DIG IN3 (数字量3输入) ↙I04 REV (反转运行)G14 DIG IN4 (数字量4输入) ↙I11 REMOTE (远方控制)R00 AN1 (模拟量输入1) ↙(系统自动调整以下数值与F01中的设定值同步，故可不用设定，取默认值)R01 REF AT 0% (零值) 0R02 REF AT 100% (最大值) 145G15 RELAY1 (继电器1) ↙O00 RUN (运行)G16 RELAY2 (继电器2) ↙O01 TRIP (故障)P01L Analog opt (左侧板模拟量输出) V01 Hz ↙P02L Zero opt% (零输出) 0 ↙P03L Max opt% (最大值输出) 125↙P04L Min opt% (最小值输出) 0P01R Analog opt (右侧板模拟量输出) V04 Amps ↙P02R Zero opt% (零输出) 0 ↙P03R Max opt% (最大值输出) 100↙P04R Min opt% (最小值输出) 0三、用户参数表对应低速减速点2)。

《石油设备与工具方案设计课程设计》题目名称：JC70D2钻井绞车学生姓名：王学生学号090专业年级：机械工程及自动化2009（矿机）指导教师：评阅教师：完成日期：20131选题目的和意义从国内外石油钻井的现状及发展趋势和研究方向来看，为了适应浅海、海滩、沙漠和丘陵等不同地带油气藏的勘探和开发，美国、德国、法国、意大利、加拿大、墨西哥和罗马尼亚等国先后开发了各种类型的石油钻机。

其中美国的钻机技术和销售业绩在世界上稳居首位，所以与国际技术接轨，实际上是与以美国为代表的钻机技术及API规范接轨。

就我国目前普遍使用的机械驱动钻机而言，美国在20世纪60年代已经成熟，到70年代得到迅速发展。

近年来，国外钻机在传动方式和结构形式方面的改进发展很快，交流变频电驱动已经广泛使用，以及绞车无级调速和新型的刹车系统的设计和改进有着突飞猛进的发展。

我国目前的深井是塔里木塔河油田的塔深（井深8408米2006年）其被誉为亚洲第一深井，而美国早在1974年在世界上最深的地质井深12226米。

这些惊人的数字都是离不开钻机绞车这一重要设备的。

石油钻机在规模上有两极发展的趋势，即深井钻机大型化和轻便钻机小型化。

2国内外研究现状分析国内外钻机绞车在传动方式和结构形式方面的改进发展很快，交流变频电驱动、步进电机已经广泛使用，以及绞车无级调速和新型的刹车系统的设计和改进有着突飞猛进的发展。

深井钻机趋向大型化，钻深能力已达15000m，最大钩载达12500 kN。

为了提高起升工作效率，绞车功率趋向于提高。

一般大型绞车由4台大扭矩的直流电动机驱动，采用强制水冷盘式刹车，起升钢丝绳直径50mm。

钻井泵单台最大功率1618 kW，最高压力52.7 MPa。

原苏联、罗马尼亚的钻机系列中，绞车输人功率最大1838 kW。

通过对绞车的转动原理、电机的选择、主滚筒的力性能核算、刹车系统的改进使得ZJ70钻机绞车整体得到了良好的改进与优化3总体设计方案3.1. JC70D2绞车概述JC-70D2绞车传动是ZJ70D系列钻机的传动系统之一，它不但担负钻机起下钻具和下套管及上卸扣, 还担负着钻头钻进过程中控制钻压、处理事故，以及提取岩芯筒，试油等作业。

石油钻采机械试题一．石油工程1.地层流体？答：地层中的油气水称为地层流体。

2.天然气的主要成分？那种成分最多？答：主要组成：甲烷（CH4）、乙烷（C2H4）、丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）。

甲烷含量最多。

3.石油的主要成分？那种最多？答：烃类（碳氢化合物）：包括碳、氢、氧、硫、氮等元素，占80％；非烃类：包括氧、硫、氮等元素。

4.有杆泵和无杆泵采油的工艺原理有什么主要区别？代表的设备有哪些？答：无杆采油不需要用抽油杆传递地面动力，而是用电缆或高压液体将地面的能量传输到井下带动井下机组把原油抽到地面。

无杆抽油设备：水力活塞泵，电动潜油离心泵，电动螺杆泵。

有杆采油主要是动力机通过减速箱，曲柄连杆机构和游梁等，将高速旋转运动变为往复运动，通过悬绳器，光杆和抽油杆带动有游动阀的柱塞，在深井泵筒中往复运动完成抽油。

主要设备：抽油机，抽油泵，抽油杆。

5.油井清蜡技术常用的油哪些？答：机械清蜡，热载体循环清蜡，电热清蜡，化学清蜡。

6.油井防砂技术有哪些？答：滤砂管防砂，防砂卡泵防砂，绕丝筛管砾石充填防砂，小直径气砂锚防砂，化学防砂。

7.提高钻进速度的主要技术措施有哪些？（影响因素）答：“钻速”——通常指机械钻速，即在纯钻进周期内每小时钻进的米数。

影响钻速的因素很多，除了组织因素和人的因素之外，主要有：地层特性、钻机性能、泥浆性能、钻头类型、钻压、转速以及水力因素。

8.环空返速是不是越大越好？答：“小排量、低返速”可以降低循环管路压力降，提高钻头压力降；但是，携带岩屑能力差；反之，环空返速大，则循环管路压力损失大，而且对井壁冲刷严重，可能引起井壁不稳定。

所以环空返速的控制，要依据地层的复杂性、钻井液的性能和钻机能力。

二．石油钻机1.石油钻机？主要包括哪些系统和主要设备？答：石油钻机是用于石油天然气钻井的专业机械，是由多台设备组成的一套联合机组。

包括：十大部分1、起升系统－2、旋转系统－3、循环系统－4、动力系统－5、传动系统－6、控制系统－7、底座－8、井控系统－9、辅助设备－10、钻台操作设备2.钻机的三大工作组件？驱动机组的组合形式不同，可以分为哪几种驱动？答：绞车，转盘，钻进泵三大工作机组。